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热电偶温度测量方法

2015-5-20 08:13| 编辑:电工学习网| 查看: 3065| 评论: 0

摘要:   1、补偿导线   在一定温度范围内,与配用热电偶的热电特性相同的一对带有绝缘层的导线称为补偿导线。若与所配用的热电偶正确连接,其作用是将热电偶的参比端延伸到远离热源或环境温度较恒定的地方。使用补偿导线的优点:    ...

  1、补偿导线

  在一定温度范围内,与配用热电偶的热电特性相同的一对带有绝缘层的导线称为补偿导线。若与所配用的热电偶正确连接,其作用是将热电偶的参比端延伸到远离热源或环境温度较恒定的地方。使用补偿导线的优点:

 、俑纳迫鹊缗疾馕孪呗返幕涤胛锢硇阅,采用多股或小直径补偿导线可提高线路的挠性,接线方便,也可以调节线路的电阻或屏蔽外界干扰;

 、诮档筒饬肯呗返某杀。当热电偶与仪表的距离很远时,可用贱金属补偿型补偿导线代替贵金属热电偶。

  在现场测温中,补偿导线除了可以延长热电偶参比端,节省贵金属材料外,若采用多股补偿导线,还便于安装与铺设;用直径粗、电导系数大的补偿导线,还可减少测量回路电阻。采用补偿导线虽有许多优点,但必须掌握它的特点,否则,不仅不能补偿参比端温度的影响,反而会增加测温误差。补偿导线的特点是:在一定温度范围内,其热电性能与热电偶基本一致。它的作用只是把热电偶的参比端移至离热源较远或环境温度恒定的地方,但不能消除参比端不为0℃的影响,所以,仍须将参比端的温度修正到0℃。

  补偿导线使用时的注意事项如下:

 、俑髦植钩サ枷咧荒苡胂嘤π秃诺娜鹊缗计ヅ涫褂;连接时,切勿将补偿导线极性接反;

 、诓钩サ枷哂肴鹊缗剂拥愕奈露,不得超过规定的使用温度范围,通常接点温度在100 ℃以下,耐热用补偿导线可达200℃;

 、塾捎诓钩サ枷哂氲缂牧贤ǔ2⒉煌耆嗤,因此两连接点温度必须相同,否则会产生附加电势、引入误差;

 、茉谛韪呔炔馕鲁『,处理测量结果时应加上补偿导线的修正值,以保证测量精度。

  2、参比端处理

  我们经常使用的热电偶分度表,都是以热电偶参比端为0℃条件下制作的。在实验室条件下可采取诸如在保温瓶内盛满冰水混合物(最好用蒸馏水及用蒸馏水制成的冰),并且,保温瓶内要有足够数量的冰块,保证参比端为0℃(值得注意的是,冰水混合物并不一定就是0℃,只有在冰水两相界面处才是0℃);蚶冒氲继制冷的原理制成的电子式恒温槽使参比端温度保持在0℃。

  在工业测温现场一般不能使参比端保持0℃,在计算机尤其是微处理器和单片机推广普及前,这是个十分令人头痛的问题。各国从事热电偶温度测量研究与应用的科技工作者,对各种分度号热电偶参比端不为0℃,设计了许多补偿方案和专用补偿电路,并因此申报了许多专利。但这些成果的适用范围和应用效果都不很理想。

  现在由于计算机,尤其是微处理器和单片机的推广普及,智能化测温仪普遍采用下述以软件为主的补偿方式:

  当热电偶的测量端和参比端温度分别为t、t1,假定t1>t0=0℃,则热电动势

EAB(t,t0)=EAB(t,t1)+EAB(t1,t0)                。1)

  可变成

EAB(t,0)=EAB(t,t1)+EAB(t1,0)                 。2)

  式中,EAB(t,t0)为测量端和参比端温度分别为t、t0时的热电势;

  EAB(t1,t0)为测量端和参比端温度分别为t1、t0时的热电势;

  EAB(t,t1)为测量端和参比端温度分别为t、t1时的热电势。

  在工业现场实际测量温度时,智能化仪器增加一路测量参比端(由于其置于现场正;肪持,温度变动范围不大,因此,测量参比端的感温元件可采用价格十分低廉的铜电阻或下面将介绍的半导体集成温度传感器AD590或DSl820等) 温度t1的电路。EAB(t,t1)是由智能化仪器通过测量端和参比端输入回路直接测得,EAB(t1,0)则由智能化仪器根据另一路测得的参比端环境温度t1,通过查找存入仪器程序存储器中的对应热电偶分度表得到,两者相加求得EAB(t,0);再由EAB(t,0)仪器程序存储器中的对应热电偶分度表得到热电偶测量端的真实温度t的数值。

  以上这种方法对各种标准化与非标准化热电偶均适用,具有成本十分低廉,补偿精度高的特点,因此目前已被各种智能化(热电偶)测温控温仪器广泛采用。

  【例1】 用K型热电偶测炉温时,测得参比端温度t1=38℃;测得测量端和参比端间的热电动势E(t,38)=29.90 mV,试求实际炉温。

  【解】 由K型分度表查得E(38,0)=1.53 mv,由式(6-11)可得到:

  E(t,0)=E(t,t1)+E(t1,0)=(29.90+1.53)mV=31.43mV

  再查K型分度表,由31.43mV查得实际炉温755℃。

  上述例子中,若参比端不作修正,则按所测测量端和参比端间的热电动势E(t,38)=29.90 mV查K型分度表得对应的炉温为718℃,与实际炉温755℃相差37℃,由此产生的相对误差约为5%。由此可见,如果不考虑参比端温度修正和补偿,有时将产生相当大的(温度)测量误差。

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